9106

Поскольку расчетное число секций по формуле (36) редко получается це-

лым, то его приходится округлять для получения числа секций Nуст, принимае-

мых к установке. При этом допускают уменьшение теплового потока Qпр не бо-

лее чем на 5 % (но не более чем на 60 Вт). Как правило, к установке принимают ближайшее большее число секций радиатора.

Рис. 2.22. Различные способы (а …д ) установки отопительных приборов

Таблица 2.6

Значения коэффициента β2

	Значение β2 при установке прибора
Отопительный прибор	У наружной стены, в том	У остекления светового
	числе под световым проемом	проема
Радиатор:
Чугунный секционный	1,02	1,07
Стальной панельный	1,04	1,10
Конвектор:
с кожухом	1,02	1,05
без кожуха	1,03	1,07

Если к установке приняты панельный радиатор типа РСВ1 и РСГ2 или конвектор с кожухом определенной площади f1, м2, то их число (размещаемых в помещении открыто) составит:

N Aр / f1.

(38)

Число конвекторов без кожуха или ребристых труб по вертикали и в ряду по горизонтали определяют по формуле:

70

N Aр / nf1.

(39)

где n – число ярусов и рядов элементов, составляющих прибор;

f1 – площадь одного элемента конвектора или одной ребристой трубы, м2.

В процессе определения необходимой площади поверхности отопитель-

ных приборов исходные и получаемые данные вписывают в таблицу.

В течение отопительного периода изменяются теплопотери помещений,

так как изменяется температура наружного воздуха, воздействуют ветер и сол-

нечная радиация, а также изменяются бытовые и технологические тепловыде-

ления. Для приведения теплоотдачи приборов, установленных в отдельных по-

мещениях, в соответствие с потерями теплоты необходимо изменять как коли-

чество воды, проходящей через приборы, так и ее температуру, т. е. качествен-

но и количественно регулировать системы отопления. Качественное регулиро-

вание достигается изменением температуры воды, подаваемой в отопительные приборы из теплового центра (котельной, ТЭЦ). Это − центральное регулиро-

вание. Количественное местное регулирование теплоотдачи приборов осу-

ществляется изменением количества воды, поступающей в прибор.

В системах парового отопления предел качественного регулирования весьма ограничен, поэтому в этих системах применяется центральное и местное количественное регулирование: при изменении температуры наружного возду-

ха меняется количество пара, поступающего в систему, либо пар подается с определенным перерывом (регулирование «пропусками») [8].

В последние годы стали применять регулирующие устройства автомати-

ческого воздействия. Они автоматически перекрывают вентили на теплопрово-

дах при повышении температуры в помещении и вновь открывают их при по-

нижении температуры.

71

2.14. Системы парового отопления

2.14.1. Область применения систем парового отопления

В системах парового отопления используется свойство пара при конденса-

ции выделять скрытую теплоту фазового превращения. При конденсации в нагре-

вательном приборе 1 кг пара помещение получает около 2260 кДж теплоты.

По сравнению с системами водяного отопления системы парового отоп-

ления имеют следующие преимущества:

- благодаря малой плотности пара он перемещается с большими скоро-

стями, вследствие чего требуются меньшие диаметры теплопроводов, чем при водяном отоплении, поэтому стоимость теплопроводов в системах парового отопления ниже, чем в системах водяного отопления;

- больший коэффициент теплоотдачи от пара к стенкам отопительного прибора (за счет высокой величины скрытой теплоты фазового превращения),

благодаря, этому и высокой температуре пара площадь поверхности отопитель-

ных приборов в системах парового отопления приблизительно на 25…30 %

меньше, чем в системах водяного отопления;

-быстрый прогрев помещений и выключение системы из работы;

-возможность использования систем отопления в зданиях повышенной этажности вследствие малой плотности пара.

Однако наряду со всеми перечисленными положительными свойствами,

пар имеет ряд существенных недостатков:

- невозможность центрального качественного регулирования (изменения температуры теплоносителя) подачи теплоты, вследствие чего в помещении трудно поддерживать постоянную и равномерную температуру; обеспечение постоянной температуры достигается путем периодического выключения си-

стемы (регулирование «пропусками»), что неудобно в эксплуатации;

- разложение органической пыли, оседающей на поверхность отопитель-

ных приборов;

- большие теплопотери паропроводов;

72

- сокращение срока службы паропроводов в результате попадания возду-

ха в систему при периодическом ее отключении, вызывающего интенсифика-

цию коррозии, особенно конденсатопроводов.

Недостатки пара как теплоносителя не позволяют использовать его для отопления жилых домов, общежитий, детских и лечебных учреждений, библио-

тек, музеев и ряда других зданий.

Системы парового отопления рекомендуют устраивать в производ-

ственных помещениях, а также в лестничных клетках, пешеходных переходах,

вестибюлях и тепловых пунктах.

2.14.2. Классификация, схемы и оборудование систем парового отопления

Системы парового отопления подразделяют: по наличию связи с атмо-

сферой, по величине начального давления пара, способу возврата конденсата в котел или в тепловую сеть, месту расположения паропровода и схеме стояков.

В настоящее время применяют открытые (сообщающиеся с атмосферой) систе-

мы отопления. По величине давления, подаваемого в систему отопления, раз-

личают системы отопления высокого (ризб >> 0,07 МПа), низкого (ризб < 0,07 МПа) давления и вакуум-паровые (рабс < 0,1 МПа).

По способу возврата конденсата системы парового отопления подразде-

ляют на замкнутые (конденсат благодаря наклону трубопроводов самотеком возвращается из отопительных приборов в котел или в тепловую сеть) и разо-

мкнутые (конденсат поступает сначала в конденсаторный бак, а затем перека-

чивается насосом в котел или в тепловую сеть).

По месту расположения паропровода и схеме стояков системы парового отопления можно выполнять так же, как и системы водяного отопления, т. е. с

верхним, нижним и промежуточным распределением пара при однотрубной и двухтрубной схемах обслуживания отопительных приборов.

Пар из котла по главному стояку 1, вследствие разности давлений в котле и в отопительных приборах, поднимается в магистральный паропровод 2 и да-

лее по паровым стоякам 3 и ответвлениям 4, снабженным вентилями, доходит

73

до отопительных приборов. Здесь пар конденсируется, отдавая в отапливаемое помещение через стенки приборов скрытую теплоту парообразования. Образу-

ющийся при этом конденсат по конденсатным стоякам 5 и сборному конденса-

топроводу 6, прокладываемому с уклоном (не меньше 0,005) в направлении его движения, самотеком возвращается в котел, находящийся значительно ниже отопительных приборов, с тем, чтобы столб конденсата h уравновешивал дав-

ление пара в котле. Например, при давлении пара в котле ризб = 0,02 МПа столб конденсата h должен быть не менее 2 м.

Рис. 2.23. Система парового отопления с верхним распределением пара

Для нормального удаления воздуха из системы диаметр конденсатопро-

вода в рассматриваемой схеме должен быть таким, чтобы стекающий конденсат заполнял не больше половины диаметра трубы. Соблюдение этого условия поз-

воляет воздушное пространство конденсатопровода с помощью трубы 7 сооб-

щить с атмосферой 9. Место присоединения трубы 7 к конденсатопроводу должно быть выше уровня воды II-II (рис. 2.23) не менее чем на 250 мм; запор-

ную арматуру на ней не устанавливают. При этом условии магистральный кон-

денсатопровод никогда полностью не будет заполняться водой. Такие системы называют системами парового отопления с «сухим» конденсатопроводом.

74

При большой протяженности паропровода в замкнутых системах для уменьшения заглубления котельных конденсатопровод прокладывают ниже уровня воды в котле. Такой конденсатопровод называют «мокрым», так как он весь заполняется конденсатом. Воздух удаляется из системы отопления с «мок-

рым» конденсатопроводом через специальную воздушную сеть из труб диамет-

ром 15…20 мм, присоединяемую к конденсатным стоякам выше возможного уровня конденсата в них на 250 мм.

Рис. 2.24. Система парового отопления с нижним распределением пара

Система парового отопления низкого давления с нижним распределением пара отличается от системы с верхним распределением главным образом рас-

положением магистрального паропровода, при котором устраивают специаль-

ный гидравлический затвор или устанавливают водоотводчик у дальнего стояка для отвода конденсата из стояков и магистрального паропровода (рис. 2.24).

Разомкнутые системы парового отопления (рис. 2.25) применяют при давлении пара ризб = 30 кПа и выше.

В отличие от замкнутой системы конденсат в ней стекает не в котел 1, а в конденсатный бак 3, откуда насосом 2, включаемым автоматически или вруч-

ную, подается в котел. В этих системах парового отопления отопительные при-

боры могут быть расположены на произвольной высоте по отношению к котлу.

Находит применение горизонтальная однотрубная проточная система,

экономичная и вполне приемлемая для отопления больших помещений зданий

75

в 1-2 этажа, в которых не требуется индивидуальная регулировка теплоотдачи приборов. Вертикальные однотрубные системы отопления с теплоносителем − паром в России широкого применения не получили.

Паровое отопление высокого давления рабс > 0,17 МПа обычно принима-

ют в тех случаях, когда пар вырабатывается в заводских котельных и основным потребителем его является производство.

Рассмотрим узел управления и схему парового отопления высокого дав-

ления с верхним распределением пара (рис. 2.26). Пар из котельной поступает в узел управления с давлением ризб = 0,6 МПа, которое необходимо производству.

Рис.2.25. Схема горизонтальной однотрубной проточной разомкнутой системы парового отопления низкого давления с перекачкой конденсата: 1 − котел; 2 − насос для перекачки конденсата; 3 − конденсатный бак

Для распределения пара установлен парораспределительный коллектор 2

с двумя ответвлениями.

Так как для системы отопления здания пар может быть использован с давлением ризб не выше 0,3 МПа, то для понижения давления с 0,6 до 0,3 МПа перед вторым парораспределительным коллектором установлен редукционный клапан 3 с обводной линией 4 (на случай ремонта).

После редукционного клапана установлен предохранительный клапан рычажного типа 5, отрегулированный на ризб = 0,3 МПа. Для наблюдения за давлением на коллекторах имеются манометры 1. Из второго парораспредели-

76

тельного коллектора пар поступает по главным стоякам и паропроводам 6 и

отопительным стоякам 7 в нагревательные приборы.

Рис. 2.26. Схема системы парового отопления высокого давления с верхним распределением пара

У приборов на паровой и конденсационной подводках установлены вен-

тили 9; они необходимы для того, чтобы уменьшить пропуск пара в конденса-

топровод и выключить приборы.

В системе парового отопления высокого давления возникают значитель-

ные термические удлинения трубопроводов (до 1,5…2 мм на 1 м). Для компен-

сации удлинений используют повороты трубопровода на прямолинейных маги-

стральных трубопроводах и устанавливают компенсаторы 8. Системы парового отопления высокого давления применяют только разомкнутые. Для предотвра-

щения прорыва пара из отопительных приборов в конденсатопровод и конден-

сационный бак устанавливают конденсатоотводчики 10 или подпорные шайбы,

которые пропускают конденсат и задерживают пар.

2.14.3. Особенности гидравлического расчета систем парового отопления

низкого и высокого давления

В отличие от систем водяного отопления гидравлический расчет систем парового отопления предусматривает отдельные расчеты паропроводов и кон-

77

денсатопроводов, а не расчет общего кольца, как в системах водяного отопле-

ния. Однако методы расчета обеих систем аналогичны.

Давление пара в котле ризб, МПа, для систем парового отопления низкого давления принимают в зависимости от протяженности паропровода l, м, соеди-

няющего котел с наиболее удаленным отопительным прибором (протяжен-

ность, м / давление пара, МПа): 50 / 0,005; 50…100 / 0,005…0,01; 100…200 /

0,01…0,02; 200…300 / 0,02…0,03.

Более высокие давления пара ризб, равные 0,07 МПа и более, принимают при теплоснабжении группы зданий от одной котельной. Располагаемым дав-

лением на преодоление сопротивлений трения и местных сопротивлений в па-

ропроводе системы отопления является разность давлений пара в котле (или в тепловом пункте после редуктора) и перед вентилем наиболее удаленного от котла (от теплового пункта) прибора. На преодоление сопротивлений вентиля и отопительного прибора в системах низкого давления при самотечном конденса-

топроводе оставляют давление не менее 1500 Па, обычно 2000 Па. При напор-

ном конденсатопроводе:

	p	p	/ 0,95,	(40)
	к	к
где p	− давление в конденсатопроводе после отопительного прибора, Па.
к

В системе парового отопления низкого давления потери давления на тре-

ние принимают в размере 65 %; а на местные сопротивления − 35 % (меньше,

чем в системах водяного отопления) полной потери давления. Возможная сред-

няя потеря давления на трение Rcр, Па, определяют по формуле

Rcр 0,65( pн pк )/ l,

(41)

где pн и pк − давление пара соответственно при выходе из котла пли в тепловом пункте после редуктора и в конце паропровода перед вентилем отопительного прибора, Па;

Σl − длина паропровода от котла или теплового пункта до наиболее удаленного прибора, м; 0,65 − доля потерь давления на трение.

78

По величине Rcp и по тепловой нагрузке участков, как и при расчете си-

стем водяного отопления, подбирают диаметры паропроводов, пользуясь рас-

четной таблицей или номограммой.

Величины коэффициентов местного сопротивления в системах парового отопления принимают те же, что и в системах водяного отопления.

Потери давления на преодоление местных сопротивлений подсчитывают по таблице, составленной для парового отопления низкого давления, или по номограмме. Все данные, полученные в процессе расчета паропровода, заносят в бланк следующей формы (табл. 2.7).

										Таблица 2.7
		Расчет паропровода системы парового отопления низкого давления
	№	Q, Вт	d, мм	l, м	ω, м/с	R, м/с	Rl, м/с	Σl	Z, Па		Rl + Z,
	участка										Па
	1	2	3	4	5	6	7	8	9		10

Увязка расчетных потерь давления в стояках (ветвях) систем парового отопления не должна превышать 15 % для паропроводов и 10 % для конденса-

топроводов. Диаметры конденсатопроводов обычно определяют по таблицам в зависимости от их длины, количества теплоты, выделяемой паром при конден-

сации, и вида конденсатопровода («сухой», «мокрый», вертикальный, горизон-

тальный).

Для обеспечения бесшумной работы системы и предотвращения гидрав-

лических ударов, которые могут привести к повреждению паропроводов, ско-

рости движения пара в трубопроводах следует принимать в системах отопления низкого давления (до 0,07 МПа в тепловом пункте) при попутном движении па-

ра и конденсата − 30 м/с и при встречном − 20 м/с; в системах отопления высо-

кого давления (от 0,07 до 0,17 МПа в тепловом пункте) при попутном движении пара и конденсата − 80 м/с и при встречном − 60 м/с.

При гидравлическом расчете трубопроводов высокого давления расчет выполняют не по средней плотности пара для всего паропровода, как в систе-

79